大学计算机基础第四章习题与解析

大学计算机基础第四章习题与解析大学计算机基础第四章习题与解析第4章冯.诺依曼计算机：机器级程序及其执行1、关于“图灵机”，下列说法不正确的是_____。

(A)图灵机给出的是计算机的理论模型；(B)图灵机的状态转移函数q, X, Y, R(或L或N), p，其实就是一条指令，即在q状态下，当输入为X时，输出为Y，读写头向右(R)、向左(L)移动一格或不动(N)，状态变为p；(C)图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路；(D)凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解决；凡是图灵机解决不了的问题人和算法也解决不了；(E)上述有不正确的。

答案：E解释：本题考核基本的图灵机模型。

20世纪30年代，图灵提出了图灵机模型，建立了指令、程序及通用机器执行程序的理论模型，奠定了计算理论的基础，因此(A)正确；选项(B)是图灵机的五元组形式的指令集，是一个行动集合，又称状态转移函数，因此正确；图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构造其图灵机（即算法和程序）来解决，因此(C)正确；(D)为图灵可计算性问题，正确。

综上，本题答案为(E)。

具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。

2、关于“图灵机”和“计算”，下列说法不正确的是_____。

(A)计算就是对一条两端可无限延长的纸带上的一串0和1，一步一步地执行指令，经过有限步骤后得到的一个满足预先规定的符号串的变换过程；(B)“数据”可被制成一串0和1的纸带送入机器中进行自动处理，被称为数据纸带；处理数据的“指令”也可被制作成一串0和1的纸带送入机器中，被称为程序纸带；机器一方面阅读程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据进行变换处理。

(C)计算机器可以这样来制造：读取程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据做相应的变换，这就是图灵机的基本思想；(D)上述有不正确的。

答案：D解释：本题考核对图灵机思想的理解。

(A)(B)(C)均叙述正确，(D)错误。

具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。

3、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{0,1,X,Y,B}，其中B为空白字符；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5}，其中S1为起始状态，S5为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如in, out, direction表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同大学计算机基础第四章习题与解析时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，direction可以为R(向右移动)、L(向左移动)、N(停留在原处)。

该图灵机的功能是_____。

(A)识别是否如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同；(B)识别是否如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串；(C)将形如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同，转换为XYXY，XYXYXYXY 的形式；(D)将形如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串转换为XXXYYY，XXXXYYYY的形式。

答案：D解释：本题考核图灵机模型及其应用。

根据本题中in, out, direction的描述及状态转移图，可以看到该图灵机是将一个0、1串中的0转换成X，1转换成Y。

接着，具体来看S1、S2、S3的转移，一个串从S1开始，当遇到第一个0，将0转换成X，然后向右移一位，进入状态S2，该状态检测下一位是否为1，当不是的话，什么都不做，直接向右移一位，知道遇到第一个1，遇到以后，将1转换成Y，向左移动，进入到状态S3，该状态回溯0、1串，直到遇到X，然后指向在其右侧的符号，返回到S1状态。

这个过程即为一个左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串，每次都寻找排在最前面的一个0和一个1，将它们分别转换成X，Y，直到所有的0和1转换为X和Y。

因此，答案(D)正确。

具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。

4、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{0,1,X,Y,B}，其中B为空白字符；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5，S6}，其中S1为起始状态，S6为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如in, out, direction表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，direction可以为R(向右移动)、L(向左移动)、N(停留在原处)。

大学计算机基础第四章习题与解析该图灵机的功能是_____。

(A)识别是否如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同；(B)识别是否如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串；(C)将形如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同，转换为XYXY，XYXYXYXY 的形式；(D)将形如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串转换为XXXYYY，XXXXYYYY的形式。

答案：B解释：本题考核对图灵机思想的理解。

该图灵机由上题衍生出来，即类似(A)(C)中的间隔字符串无法通过S4，而类似(B)(D)中的字符串可以运行至S4将0、1串变更为X、Y串，但在S5状态中图灵机又将X、Y串变回0、1串，因此该图灵机不是用来转换字串的，该图灵机是用来检验字串的，因此(B)正确。

具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。

5、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{V，C，+，=，“空格”，；}；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7}，其中S1为起始状态，S7为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如in, out, direction表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，null 表示什么也不写，direction可以为R(向右移动)、L(向左移动)、N(停留在原处)。

大学计算机基础第四章习题与解析该图灵机的功能是_____。

(A)能够识别“V=C+C；”形式的符号串；(B)能够识别“V=C；”形式的符号串；(C)能够将符号串中的空格去除掉；(D)上述全部能够识别。

答案：D解释：本题考核图灵机模型及其应用。

选项(A)的状态转移顺序为S1-S2-S3-S4-S5-S6-S7；选项(B)为S1-S2-S3-S4-S7；选项(C)从每个状态中可以看出，遇到空格不做工作，直接指向下一符号，即跳过空格。

因此选项(A)(B)(C)均正确，本题答案为(D)。

具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。

6、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{V，C，+，=，“空格”，；}；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7}，其中S1为起始状态，S7为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如in, out, direction表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，null 表示什么也不写，direction可以为R(向右移动)、L(向左移动)、N(停留在原处)。

大学计算机基础第四章习题与解析关于该图灵机的功能，说法不正确的是_____。

(A)既能够识别“V=C+C；”形式的符号串，又能识别“V=V+C；”形式的符号串；(B)既能够识别“V=C；”形式的符号串，又能识别“V=V；”形式的符号串；(C)既能够识别“V=V+C；”形式的符号串，又能识别“V=C+V；”形式的符号串；(D)上述说法不正确，即有该图灵机不能识别的符号串形式。

答案：D解释：本题考核对图灵机思想的理解。

该图灵机由上题衍生出来，因此可以识别“V=C+C；”、“V=C；”再分别将“V=V+C；”、“V=V”、“V=C+V；”代入图灵机，也均可正常运行至终结状态，因此(A)(B)(C)正确，所以(D)不正确。

具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。

7、关于“存储程序”，下列说法不正确的是_____。

(A)将“指令”和“数据”以同等地位保存在存储器中，以便于机器自动读取自动处理；(B)之所以将“程序”和“数据”事先存储于存储器中，是因为输入的速度满足不了机器处理的速度，为使机器连续自动处理，所以要“存储程序”；(C)依据“存储程序”原理，机器可由四大部分构成：运算器、存储器、输入设备和输出设备；(D)冯.诺依曼计算机的本质就是“存储程序、连续自动执行”。

答案：C解释：本题考核程序和数据如何被存储、如何被执行的。

指令和数据以同等地位保存在存储器中，可以便于机器自动读取自动处理。

因为输入的速度满足不了机器处理的速度，所以将“程序”和“数据”事先存储于存储器中，方便机器连续自动处理。

冯.诺依曼计算机的本质就是“存储程序、连续自动执行”。

依据“存储程序”原理，机器可由五大部件构成，为运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，C选项缺少控制器所以错误。

大学计算机基础第四章习题与解析具体内容请参考第四章视频之“冯诺依曼计算机：思想与构成”及“自动存取：存储器的工作原理”以及第四章课件。

8、关于“冯.诺依曼计算机”的结构，下列说法正确的是_____。

(A)冯.诺依曼计算机仅需要三大部件即可：运算器、控制器和存储器；(B)一般，个人计算机是由中央处理单元(CPU)、存储器、输入设备和输出设备构成，没有运算器和控制器，所以它不是冯.诺依曼计算机；(C)以“运算器”为中心的冯.诺依曼计算机和以“存储器”为中心的冯.诺依曼计算机是有差别的，前者不能实现并行利用各个部件，受限于运算器；后者可以实现并行利用各个部件；(D)冯.诺依曼计算机提出“运算”和“存储”完全没有必要。

答案：C解释：本题考核冯.诺依曼计算机的思想及构成。

冯.诺依曼计算机需要五大部件：运算器、控制器、存储器、、输入设备、输出设备。

个人计算机中同样包含运算器和控制器。

并且以“运算器”为中心的冯.诺依曼计算机和以“存储器”为中心的冯.诺依曼计算机确实是有差别的，前者不能实现并行利用各个部件，受限于运算器；后者可以实现并行利用各个部件。